El martes, las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina publicaron un informe que respalda a fondo un nuevo proyecto de acelerador de partículas llamado Electron-Ion Collider (EIC). La firma es un paso significativo para hacer que el proyecto despegue y llevar la física de partículas al siguiente nivel.
A diferencia del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Europa, que rompe protones en protones a una velocidad cercana a la de la luz, la nueva máquina arrojaría haces de electrones de alta energía en protones o iones más pesados, informa Adrian Cho de Science . Estas colisiones, el físico nuclear de Notre Dame, Ani Aprahamian, copresidente del informe, explica a Cho que produce resultados más limpios y fáciles de interpretar en comparación con el LHC y es mejor para investigar cómo los quarks y gluones dentro de los protones y los núcleos atómicos. están arreglados
Resulta que, si bien hemos hecho un trabajo bastante bueno al identificar nuevas partículas elementales, o los pedazos que forman protones, neutrones y átomos, todavía tenemos dificultades para descubrir cómo encajan entre sí. Aún no sabemos exactamente cómo se ve realmente un protón o un núcleo.
El físico del MIT Richard Milner le dice a Jennifer Chu en MIT News que el nuevo acelerador podría responder tres preguntas principales: la primera es entender de dónde proviene la masa de un protón, ya que puede ser hasta 100 veces mayor que la masa de los pedacitos que contiene. (El peso de los tres quarks unidos por la fuerte fuerza nuclear producida por los gluones representa solo el 5 por ciento de la masa de un protón). En segundo lugar, los investigadores esperan comprender mejor el concepto de momento angular o "giro". En tercer lugar, el EIC puede ayuda a revelar cómo funcionan los gluones, partículas que mantienen unidas a otras partículas. "Los gluones en la materia son un poco como la materia oscura en el universo: no se ven pero juegan un papel crucial", dice Milner. "Un colisionador de iones de electrones podría revelar nuevos estados resultantes de la compactación de muchos gluones dentro de los nucleones y los núcleos".
Dos laboratorios nacionales ya están compitiendo para albergar el acelerador, aunque probablemente pasarán varios años antes de que el Departamento de Energía lance oficialmente el proyecto. Se espera que el proyecto mejore el colisionador de iones existente en el Brookhaven National Laboratory en Long Island, o el haz de electrones en el Thomas Jefferson National Accelerator Laboratory en Newport News, Virginia. Según Edwin Cartlidge de Nature, un informe del Comité Asesor de Ciencias Nucleares hace tres años sugirió que el proyecto costaría al menos $ 1 mil millones.
La línea de tiempo para el proyecto está en cuestión. El Departamento de Energía, que construiría la instalación, se encuentra actualmente en medio de la financiación de una instalación de $ 730 millones para haces de isótopos raros en la Universidad Estatal de Michigan, y probablemente no tenga la capacidad de administrar otro proyecto a gran escala hasta que se complete en 2020
Cartlidge también señala que los planes en China y en el CERN en Europa también están siendo objeto de colisión de colisionadores de iones de electrones, y que los tres grupos pueden necesitar considerar colaborar para poner en marcha el proyecto en el corto plazo. Y luego está la historia cargada de Estados Unidos con aceleradores de partículas. En 1993, el Congreso canceló el Super Collider Superconductor, un acelerador de partículas masivo que habría llevado el descubrimiento del bosón de Higgs y otras partículas décadas antes de que se descubriera en el LHC en 2012. Es decir, la política podría interponerse en el camino de El EIC.
Cho informa que este no sería el primer EIC que se construirá. Una versión del proyecto llamada Hadron-Electron Ring Accelerator (HERA) se realizó en Alemania entre 1992 y 2007 y condujo al descubrimiento del gluón. La versión estadounidense del colisionador funcionaría a energías más bajas, pero tendría de 100 a 1, 000 el número de colisiones, produciendo exponencialmente más datos.
En 2015, cuando el influyente Comité Asesor de Ciencia Nuclear apoyó públicamente la construcción del EIC, Donald Geesaman, físico nuclear del Laboratorio Nacional de Argonne en Illinois y presidente de NSAC, habló sobre la necesidad científica de la creación del EIC, declarando: "Hasta que tengamos el EIC, hay grandes áreas de física nuclear en las que no vamos a avanzar".
